结合张量投票和Snakes模型的SAR图像道路提取

目的 Snakes模型对曲线轮廓具有良好的拟合能力,被广泛应用于遥感图像的道路提取。但SAR图像受乘性斑点噪声影响严重,因此利用Snakes模型从SAR图像提取道路时,传统的以图像灰度负梯度为外部能量的方法难以取得理想结果。针对这一问题,利用计算机视觉中的张量投票算法可以从噪声掩盖的图像中提取显著结构特征的特点,将张量投票与Snakes模型结合从SAR图像提取道路。方法 首先利用模糊C均值分割法从SAR图像中分割出道路类,然后对道路类进行张量投票获得每点的曲线显著性值,最后以该曲线显著性值的负值作为Snakes模型外部能量从SAR图像提取道路。在Snakes模型能量最小化阶段,提出了一种优化的拟合策略,一边内插节点一边最小化Snakes模型能量。结果 利用机载和星载不同场景的SAR图像进行实验,与同类的基于Snakes模型的半自动方法相比,本文方法对曲率较大的道路仅需较少控制点即可取得较好的拟合效果;与基于MRF模型的自动方法相比,本文方法对道路提取的完整率、正确率、检测质量都优于基于MRF模型的方法,并且提取的时间远远快于基于MRF模型的方法,对于大范围的道路网提取将更为实用。结论 本文方法充分考虑到道路的几何形态特征,利用张量投票算法对该特征进行量化,并利用优化的拟合策略来最小化Snakes模型能量来提取道路。基于机载和星载SAR图像的实验表明本文方法可以较好地提取不同场景中的主要道路目标和道路网。     

基于高亮特征匹配的双视向SAR图像建筑物高度提取

由于城区场景的复杂性和SAR成像几何畸变的影响,基于单幅SAR图像的建筑物高度提取常常存在很大困难。针对这一问题,利用建筑物目标SAR成像形成的叠掩、二次散射、较强单次散射等散射机制对应的高亮特征非常典型,并且对方向性敏感的特点,提出了一种基于双视向SAR图像高亮特征与几何模型匹配的建筑物高度提取方法。首先分析了建筑物目标的SAR图像散射特征及对雷达视向的敏感性,然后构造了建筑物目标在双视向SAR图像上高亮特征几何模型,然后基于灰度均值、灰度概率分布、边界信息定义匹配函数,并利用多种群遗传算法进行优化求解,最终得到建筑物目标的高度信息。基于模拟和机载SAR图像的试验表明该方法的建筑物高度平均反演误差小于1m,可以有效提高建筑物高度反演的精度。     

基于模糊连接度的高分辨率SAR图像道路自动提取

针对高分辨率合成孔径雷达(SAR)图像受到乘性斑点噪声的影响,且道路环境复杂多变的问题,提出一种基于模糊连接度的高分辨率SAR图像道路自动提取方法。首先,对SAR图像进行斑点滤波,以降低斑点噪声的影响;其次,结合指数加权均值比(ROEWA)算子检测结果和模糊C均值(FCM)分割结果自动提取种子点,从而提高自动化程度;最后,利用以图像灰度和ROEWA检测算子边缘强度为特征的模糊连接度算法对种子点进行扩展提取道路,经形态学处理后得到最终结果。对两幅SAR图像进行实验,并与FCM方法分割出的道路结果进行比较,所提出的方法在提取完整率、正确率及检测质量上均优于模糊C均值方法。实验结果表明,所提出的方法能较有效地从高分辨率SAR图像中提取不同宽度和弯曲程度的道路,且无需人工输入种子点。     

基于SAR数据的城市空气动力学粗糙度研究

空气动力学粗糙度是表征下垫面空气动力学特征的重要参数。雷达遥感是空气动力学粗糙度研究的一种有效手段。利用2006~2011年的22景多时相ALOSPALSAR数据,分析了北京市北部地区后向散射系数的方向及尺度特征,同时利用多层风速\,风向观测资料计算得到了空气动力学粗糙度,并在不同尺度和方向上分析了两者的相关性,得出上风向扇形区域半径为2 500 m,夹角为30°时扇形区域内的后向散射系数与空气动力学粗糙度的相关性最大,表明SAR图像可以有效表征城市下垫面地表的空气动力学粗糙特性。这一结论为城市空气动力学粗糙度雷达遥感反演提供了重要基础,将为大气边界层模型和区域气候模型提供更精确的输入。
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